(57)【要約】【課題】  ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器において、簡易かつ安価な回路構成で、ゲート制御信号線と電荷信号線との交差点近傍で形成される寄生容量により発生するノイズ信号を適切に取り除く。【解決手段】  放射線の照射により発生した電荷を蓄積する電荷検出素子１２ｃと、電荷検出素子１２ｃのスイッチ素子１２ｂを制御するゲート制御信号が流されるゲート制御信号線１３と、電荷検出素子１２ｃの蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号が流れ出す電荷信号線１４と、電荷信号線１４に流れ出した電荷信号を積分するチャージアンプ２１とを備えた放射線画像検出器において、チャージアンプ２１の積分期間内に、スイッチ素子１２ｂをオフ状態にするゲート制御信号をゲート制御信号線１３に出力し、このゲート制御信号の出力により発生した上記ノイズ信号ＱＮ１とは逆極性のノイズ補償信号ＱＮ２も含めてチャージアンプ２１において積分する。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線画像を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生部と、該電荷発生部において発生した電荷を蓄積する蓄電部および該蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子と、前記直交する方向のうちのいずれか一方の方向に配列された前記電荷検出素子の列毎に並列して設けられた、前記電荷信号が流れ出す多数の電荷信号線と、前記直交する方向のうちの他方の方向に配列された前記電荷検出素子の行毎に並列して設けられた、前記スイッチ素子をオンオフ制御するゲート制御信号が出力される多数のゲート制御信号線とを有する放射線画像記録媒体と、前記ゲート制御信号を前記ゲート制御信号線に出力するゲート制御信号出力部と前記電荷信号線に流れ出した前記電荷信号を積分して前記放射線画像を表す画像信号を検出するチャージアンプを有する検出部とを備えた放射線画像検出器において、
前記チャージアンプにおける前記電荷信号の積分期間内において、前記スイッチ素子をオン状態にする前記ゲート制御信号の電圧の向きとは逆向きの電圧の信号を前記各ゲート制御信号線に出力するノイズ補償信号出力部を備えたことを特徴とする放射線画像検出器。
【請求項２】
前記ゲート制御信号出力部が、前記ノイズ補償信号出力部として前記逆向きの電圧の信号を出力するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出器。
【請求項３】
前記チャージアンプによる積分開始から前記スイッチ素子をオン状態にするゲート制御信号の出力までの期間内における第１の時点までに前記チャージアンプにより積分された第１の信号を取得し、前記逆向きの電圧の信号の出力後であって前記積分期間内における第２の時点までに前記チャージアンプにより積分された第２の信号を取得し、前記第２の信号と前記第１の信号との差を前記画像信号として取得する相関２重サンプリング制御部を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生して蓄積し、その蓄積された電荷を画像信号として検出する放射線画像検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野などにおいて、被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体に関する放射線画像を記録し、その記録された放射線画像に応じた画像信号を検出する放射線画像検出器が各種提案、実用化されている。
【０００３】
上記放射線画像検出器としては、たとえば、放射線の照射により電荷を発生する半導体材料を利用した放射線画像検出器があり、そのような放射線画像検出器として、いわゆるＴＦＴ読取方式のものが提案されている。
【０００４】
ＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器としては、たとえば、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層とその電荷発生層において発生した電荷を蓄積する電荷検出層とが積層された放射線画記録媒体と、その放射線画像記録媒体から流れ出した電荷信号を検出するチャージアンプなどから構成される検出部とを備えたものが提案されている。
【０００５】
そして、上記放射線画像記録媒体における電荷検出層は、具体的には、電荷発生層において発生した電荷を蓄積する蓄電部およびその蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すＴＦＴスイッチ素子を有する電荷検出素子を多数備えており、この電荷検出素子は直交する方向に２次元状に配列されている。そして、さらに、電荷検出層は、電荷検出素子の列毎に並列して設けられた多数の電荷信号線と、電荷信号線に直交して、電荷検出素子の行毎に並列して設けられた多数のゲート制御信号線とを備えている。
【０００６】
そして、上記のようにして構成された放射線画像検出器を用いて放射線画像の記録を行う際には、まず、電荷発生層に放射線画像を担持した放射線が照射され、電荷発生層において発生した電荷が電荷検出層における蓄電部に蓄積されることにより放射線画像の記録が行われる。そして、放射線画像の読取りを行う際には、ゲートドライバからゲート制御信号線に選択的にゲート制御信号が出力され、そのゲート制御信号に応じてゲート制御信号線に接続された電荷検出素子のＴＦＴスイッチ素子がオンされ、その電荷検出素子の蓄電部から電荷信号が電荷検出素子に流れ出す。そして、その電荷信号線に流れ出した電荷信号は、電荷信号線に接続されたチャージアンプなどにより画像信号として検出され、放射線画像の読取りが行われる。
【０００７】
ここで、上記のような放射線画像検出器においては、ゲート制御信号線と電荷検出信号線とが絶縁層を介して直交して設けられているため、ゲート制御信号線と電荷検出信号線との交差点近傍において寄生容量が形成される。そして、上記のように放射線画像の読取りを行う際にゲート制御信号線にゲート制御信号が流されると、ゲート制御信号線と電荷検出信号線との間で電位差が発生し、上記寄生容量に電荷が蓄積され、その電荷がノイズ信号として電荷信号線に流れ出し、このノイズ信号が電荷検出素子の蓄電部から流れ出した電荷信号に加算されてしまう。
【０００８】
そこで、たとえば、特許文献１においては、ゲート制御信号線とは別に、電荷信号線に直交するノイズ補償信号線を絶縁層を介して設けるとともに、そのノイズ補償信号線と電荷信号線とに接続されたＴＦＴスイッチ素子とそのＴＦＴスイッチ素子に接続されたダミー容量とを設け、ゲート制御信号線にゲート制御信号を出力する際、上記ノイズ補償信号線にも上記ゲート制御信号とは逆極性の信号を出力し、その逆極性の信号に応じて電荷信号線とノイズ補償信号線との交差点近傍で発生したノイズ補償信号を上記ダミー容量に蓄積し、その蓄積されたノイズ補償信号をＴＦＴスイッチ素子を介して電荷信号線に流すことにより、上記ノイズ信号を取り除く方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３７３８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１に記載のノイズ補償信号線は、ゲート制御信号線が配置された領域とは別の領域に設けられており、ゲート制御信号線およびノイズ補償信号線と電荷信号線との間の絶縁層の厚さには面内バラツキがあるため、ゲート制御信号線と電荷信号線との交差点近傍に形成される寄生容量と、ノイズ補償信号線と電荷信号線との交差点近傍に形成される寄生容量とはその大きさが異なる。したがって、上記ノイズ信号と上記ノイズ補償信号の大きさが異なり、上記ノイズ信号を適切に取り除くことができず、電荷信号中にノイズ信号が残ってしまう。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、上記のようなＴＦＴ読取方式の放射線画像検出器において、上記のような寄生容量により発生するノイズ信号を適切に取り除くことができる放射線画像検出器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の放射線画像検出器は、放射線画像を担持した放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生部と、電荷発生部において発生した電荷を蓄積する蓄電部および蓄電部に蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子を有し、直交する方向に２次元状に多数配列された電荷検出素子と、上記直交する方向のうちのいずれか一方の方向に配列された電荷検出素子の列毎に並列して設けられた、電荷信号が流れ出す多数の電荷信号線と、上記直交する方向のうちの他方の方向に配列された電荷検出素子の行毎に並列して設けられた、スイッチ素子をオンオフ制御するゲート制御信号が出力される多数のゲート制御信号線とを有する放射線画像記録媒体と、ゲート制御信号をゲート制御信号線に出力するゲート制御信号出力部と電荷信号線に流れ出した電荷信号を積分して放射線画像を表す画像信号を検出するチャージアンプを有する検出部とを備えた放射線画像検出器において、チャージアンプにおける電荷信号の積分期間内において、スイッチ素子をオン状態にするゲート制御信号の電圧の向きとは逆向きの電圧の信号を各ゲート制御信号線に出力するノイズ補償信号出力部を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、上記放射線画像検出器においては、ゲート制御信号出力部を、ノイズ補償信号出力部として利用し、ゲート制御信号出力部から上記逆向きの電圧の信号を出力するようにすることができる。
【００１４】
また、チャージアンプによる積分開始からスイッチ素子をオン状態にするゲート制御信号の出力までの期間内における第１の時点までにチャージアンプにより積分された第１の信号を取得し、上記逆向きの電圧の信号の出力後であって積分期間内における第２の時点までにチャージアンプにより積分された第２の信号を取得し、第２の信号と第１の信号との差を画像信号として取得する相関２重サンプリング制御部を備えたものとすることができる。
【００１５】
ここで、上記「スイッチ素子をオン状態にするゲート制御信号の電圧の向き」とは、たとえば、スイッチ素子が電圧の立ち上がりによりオン状態となる場合にはその立ち上がりの向きことをいい、また、スイッチ素子が電圧の立ち下がりによりオン状態となる場合には、その立ち下がりの向きことを意味する。また、上記「逆向きの電圧の信号」とは、たとえば、スイッチ素子が電圧の立ち上がりによりオン状態となる場合には立ち下がる向きの電圧の信号を意味し、スイッチ素子が電圧の立ち下がりによりオン状態となる場合には立ち上がる向きの電圧の信号を意味する。
【００１６】
また、上記「逆向きの電圧の信号」として、スイッチ素子をオフ状態とするゲート制御信号を利用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の放射線画像検出器によれば、チャージアンプにおける電荷信号の積分期間内において、スイッチ素子をオン状態にするゲート制御信号の電圧の向きとは逆向きの電圧の信号を各ゲート制御信号線に出力するようにしたので、上記逆向きの電圧の信号に応じた逆極性のノイズ補償信号を上記寄生容量において発生させることができ、この逆極性のノイズ補償信号も含めてチャージアンプにおいて積分するようにすることができるので、上記のような絶縁層の面内バラツキの影響を受けることなく、ゲート制御信号出力時におけるノイズ信号を上記逆極性のノイズ補償信号により適切に取り除くことができる。
【００１８】
また、上記放射線画像検出器において、ゲート制御信号出力部を、ノイズ補償信号出力部として利用し、ゲート制御信号出力部から上記逆向きの電圧の信号を出力するようにした場合には、特許文献１に記載の方法のようにゲートドライバを別個に設ける場合と比較すると、簡易かつ安価にノイズ補償信号出力部を構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の放射線画像検出器の一実施形態について説明する。
【００２０】
本放射線画像検出器は、図１に示すように、放射線の照射を受けて電荷を発生する電荷発生層１１と電荷発生層１１において発生した電荷を蓄積する電荷検出層１２とを有する放射線画記録媒体１０と、放射線画像記録媒体１０から流れ出した電荷信号を検出する、後述する検出部２０とを備えている。
【００２１】
電荷発生層１１は、たとえば、放射線の照射を受けて電荷を発生する材料であれば如何なる材料で形成してもよいが、たとえば、量子効率が高く、暗電流の少ないａ−Ｓｅなどの材料から形成することが望ましい。また、電荷発生層１１を、放射線の照射を受けて蛍光を発する蛍光体層と、その蛍光体層から発せられた蛍光の照射を受けて電荷を発生する光導電層との２層から構成するようにしてもよい。
【００２２】
電荷検出層１２は、具体的には、図２に示すように、電荷発生層１１において発生した電荷を蓄積する蓄電部１２ａおよび蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号を読み出すスイッチ素子１２ｂを有する電荷検出素子１２ｃを多数備えており、この電荷検出素子１２ｃは直交する方向に２次元状に配列されている。蓄電部１２ａはコンデンサであり、スイッチ素子１２ｂはＴＦＴスイッチにより構成されている。
【００２３】
そして、電荷検出層１２は、図２に示すように、Ｘ方向に配列された電荷検出素子１２ｃの行毎に並列して設けられた多数のゲート制御信号線１３と、Ｙ方向に配列された電荷検出素子１２ｃの列毎に並列して設けられた多数の電荷信号線１４とを備えている。ゲート制御信号線１３には、各ゲート制御信号線１３に接続されたスイッチ素子１２ｂをオンオフ制御するためゲート制御信号が流される。また、各電荷信号線１４には、各電荷信号線１４に接続された蓄電部１２ａに蓄積された電荷信号が流れ出す。なお、上記ゲート制御信号は、後述するゲートドライバから出力される。
【００２４】
ゲート制御信号線１３と電荷信号線１４とは、上記のように直交して設けられているが、これらはその交差点１５において接触しておらず、図３に示すように所定の間隔を空けて設けられている。そして、上記間隔の部分には絶縁層が設けられている。
【００２５】
また、検出部２０は、多数の差動アンプ２１と、ゲートドライバ３０と、サンプリング回路４０と、マルチプレクサ５０と、ＡＤ変換器６０とを備えている。
【００２６】
各差動アンプ２１には、各電荷信号線１４が接続されている。差動アンプ２１はチャージアンプであり、リセットスイッチ２１ａと積分用コンデンサ２１ｂとを備えている。
【００２７】
ゲートドライバ３０は、放射線画像記録媒体１０の各ゲート制御信号線１３に選択的に順次ゲート制御信号を出力するものである。また、本実施形態におけるゲートドライバ３０は、差動アンプ２１の積分期間内においてスイッチ素子１２ｂをオンオフ制御するゲート制御信号を出力するものであるが、その作用については後で詳述する。
【００２８】
サンプリング回路４０は、各差動アンプ２１から出力された信号を所定のタイミングでサンプリングするものであり、いわゆる相関２重サンプリングを行うものである。その作用については後で詳述する。
【００２９】
マルチプレクサ５０は、サンプリング回路４０から出力されたアナログ画像信号を選択的に切り替えてＡＤ変換器６０に出力するものである。
【００３０】
ＡＤ変換器６０は、マルチプレクサ５０から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するものである。
【００３１】
次に、本放射線画像検出器による放射線画像の記録および読取りの作用について説明する。なお、図４に示すゲート制御信号線の電圧波形は、図２のＡ点における電圧波形を示すものであり、電荷信号線の電圧波形は、図２のＢ点における電圧波形を示すものであり、差動アンプの出力電圧の電圧波形は、図２のＣ点における電圧波形を示すものである。
【００３２】
本放射線画像検出器を用いて放射線画像の記録を行う際には、まず、放射線画像記録媒体１０の電荷発生層１１側から被写体を透過した放射線が照射される。そして、その放射線の照射に応じて電荷発生層１１において電荷が発生し、その電荷が電荷検出層１２における蓄電部１２ａに蓄積されることにより放射線画像が蓄積記録される。
【００３３】
次に、上記のようにして蓄積記録された放射線画像を読取る作用について、図４に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３４】
放射線画像を読取る際には、まず、図４のタイミングチャートに示すように、差動アンプ２１におけるリセットスイッチ２１ａがオフされ、差動アンプ２１における積分が開始される。そして、そのリセットスイッチ２１ａがオフされた直後の時点ｔ１において、サンプリング回路４０により各差動アンプ２１から出力された出力電圧Ｓ１がサンプリングされる。そして、その時点ｔ１の直後の時点ｔ２において、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３の１本にスイッチ素子１２ｂをオン状態にするゲート制御信号が出力される。このスイッチ素子１２ｂをオン状態にするゲート制御信号とは、具体的には、図４に示すように電圧立ち上げ信号である。そして、このゲート制御信号に応じてゲート制御信号線１３に接続された電荷検出素子１２ｃの各スイッチ素子１２ｂがオンされ、その電荷検出素子１２ｃの蓄積部１２ａに蓄積された電荷信号ＱＳが各蓄電部１２ａに接続された電荷信号線１４に出力される。
【００３５】
ここで、上記のようにゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３にゲート制御信号が出力されると、上記のように蓄電部１２ａから電荷信号ＱＳが流れ出すだけでなく、ゲート制御信号線１３と電荷信号線１４との交差点１５近傍に形成された寄生容量ＣＰに蓄積されたノイズ信号ＱＮ１も同時に電荷信号線１４に流れ出す。つまり、図４に示すように、電荷信号線１４には、電荷信号ＱＳとノイズ信号ＱＮ１とが加算された信号が流れ出す。上記のようなノイズ信号ＱＮ１は、特に低線量領域において電荷信号ＱＳと比較すると大きな信号となるため、これを取り除かなければ適切な画像信号を取得することができない。
【００３６】
そこで、本放射線画像検出器においては、上記のようなノイズ信号ＱＮ１を取り除くため、図４に示すように、差動アンプ２１の積分期間内の時点ｔ３において、ゲートドライバ３０から各ゲート制御信号線１３にスイッチ素子１２ｂをオフ状態にするゲート制御信号が出力される。このスイッチ素子１２ｂをオフ状態にするゲート制御信号とは、具体的には、図４に示すように電圧立ち下げ信号である。上記のようにゲート制御信号線１３に電圧立ち下げ信号が出力されると、ゲート制御信号線１３と電荷信号線１４との交差点近傍に形成された寄生容量ＣＰによって、上記ノイズ信号ＱＮ１とは逆極性のノイズ補償信号ＱＮ２が発生し、このノイズ補償信号ＱＮ２も電荷信号線１４に流れ出す。なお、電圧立ち下げ信号の大きさが電圧立ち上げ信号の大きさが同じであれば、一般的には、ＱＮ２＝−ＱＮ１である。そして、この逆極性のノイズ補償信号ＱＮ２も差動アンプ２１より積分され、その分差動アンプ２１からの出力電圧値が小さくなる。つまり、上記のように逆極性のノイズ補償信号ＱＮ２も差動アンプ２１より積分することにより実質的に上記ノイズ信号ＱＮ１を取り除いたことになる。
【００３７】
したがって、結果的には、ノイズ信号ＱＮ１が取り除かれた電荷信号ＱＳが差動アンプ２１において積分され、所定の積分時間終了直前の時点ｔ４において、再びサンプリング回路４０により差動アンプ２１の出力電圧Ｓ２がサンプリングされ、その直後に差動アンプ２１のリセットスイッチ２１ａがオンされる。
【００３８】
そして、サンプリング回路４０において、上記のようにしてサンプリングされた出力電圧Ｓ２から出力電圧Ｓ１が減算され、その減算された電圧値がアナログ画像信号として取得される。そして、上記のようにして取得されたアナログ画像信号は、マルチプレクサ５０により、各差動アンプ２１毎に切り替えられてＡＤ変換器６０に入力され、順次デジタル化されてデジタル画像信号が出力される。
【００３９】
そして、その後、ゲートドライバ３０からゲート制御信号線１３に順次選択的にゲート制御信号が出力され、上記と同様の作用が繰り返して行われることにより、放射線画像記録媒体１０の全体のデジタル画像信号が取得される。
【００４０】
なお、上記実施形態の放射線画像検出器においては、スイッチ素子１２ｂをオフ状態にするゲート制御信号を利用してノイズ補償信号ＱＮ２を発生させるようにしたが、これに限らず、ゲート制御信号とは別にスイッチ素子１２ｂをオン状態にするゲート制御信号の電圧の向きとは逆向きの電圧の信号をゲート制御信号線１３に出力するノイズ補償信号出力部を設け、このノイズ補償信号出力部から上記逆向きの電圧の信号をゲート制御信号線１３に出力させることによって上記ノイズ補償信号ＱＮ２を発生させるようにしてもよい。なお、上記のようなノイズ補償信号出力部を設けるようにした場合には、スイッチ素子１２ｂをオフ状態にするゲート制御信号は、積分終了後にゲート制御信号線１３に出力する必要がある。
【００４１】
また、上記実施形態の放射線画像検出器においては、スイッチ素子１２ｂをオン状態にする際のゲート制御信号の電位差と、スイッチ素子１２ｂをオフ状態にする際のゲート制御信号の電位差とを同じにしたが、これに限らず、たとえば、ノイズ信号の発生量がゲート制御信号の電位変化の方向によって異なるような場合には、互いに異なる電位差となるようにしてもよく、たとえば、スイッチ素子１２ｂをオフ状態にする際のゲート制御信号の電位をさらに下げるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の放射線画像記録媒体の斜視図
【図２】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の検出部と、放射線画像記録媒体の電荷検出層の概略構成を示す図
【図３】ゲート制御信号線と電荷信号線との配置を説明するための図
【図４】本発明の放射線画像検出器の一実施形態の作用を説明するためのタイミングチャート
【符号の説明】
【００４３】
１０  放射線画像検出器
１１  電荷発生層
１２  電荷検出層
１２ａ  蓄電部
１２ｂ  スイッチ素子
１２ｃ  電荷検出素子
１３  ゲート制御信号線
１４  電荷信号線
２１  差動アンプ
ＣＰ  寄生容量
【図１】
2006101396.tif 000003
【図２】
2006101396.tif 000004
【図３】
2006101396.tif 000005
【図４】
2006101396.tif 000006